[發明專利]一種面向激光刻型的自適應控制方法

有效

• 申請號: 202010647477.4
• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號: CN111673265B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 劉強;王健;臧辰鑫;孫鵬鵬
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;北京航空航天大學江西研究院
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00;B23K26/70
• 代理公司: 北京權智天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11638
• 代理人: 周春

本發明公開了一種面向激光刻型的自適應控制方法，屬于激光表面制造技術。本發明涉及的工藝和方法，包括：激光器選取，激光控制參數與刻型功率匹配測試，激光刻型能量密度測定；激光刻型工藝選取與許用區間測試，激光刻型工藝參數與運動參數的自適應匹配控制，多軸激光刻型裝備上激光刻型加工。本發明在傳統激光刻型單一激光工藝參數輸入的基礎上，引入了激光功率與機床運動的匹配控制，實現了激光刻型參數的最優化選擇，可更好的解決激光刻型過程中激光刻型在加減速位置的激光刻型精度和質量，使刻型工藝更加智能化。

技術領域

本發明涉及航空航天表面制造領域，特別是涉及以一種面向激光刻型的自適應控制方法。

背景技術

隨著航空航天飛機機構件的設計了大量的加強筋結構，結構形式越來越復雜。為了解決這些復雜型面零件的加工，航空航天飛機結構件采用了化銑加工工藝。化銑圖案的刻型是整個機匣化銑工藝流程中的一個關鍵步驟，是將需化學銑削部分的防護層上刻出設計的圖案并實現剝離。目前，國內外廣泛使用激光來進行零件化銑圖案的刻型。

專利CN102995019A提供了一種鈦合金化銑刻型工藝，采用激光與數字化技術相結合，通過控制激光能量及保護膜厚度，根據化銑工藝特征，進行編程，使劃線刻型一步完成；專利CN109652802A提供了一種構件多次刻型、化銑制造方法，解決了復雜曲面的薄壁零件的多次刻型、化銑制造；專利CN108326441A提供了一種大型環形構件激光制造方法，用于對航空航天直徑不小于1.2m的構件進行加工。

現有激光刻型工藝和方法雖然提供了平面和曲面的激光刻型進行的制造方法，但是還面臨一些難以解決的問題：一是激光加工參數普遍選用實驗后的固定參數，無法適配機床加工過程中的速度、加速度變化，在拐角位置或起始點產生過燒情況。二是激光刻型中，往往采用固定的如何入射角度進行加工平面加工，在三維表面加工中入射角度需要實時變化，造成制造質量的標準不一致，甚至出現局部無法滿足實際加工的情況。

因此，本發明提出了一種復雜型面薄壁化銑件激光多次刻型工藝和方法，能夠有效解決刻型工藝參數選取、工藝參數與運動參數匹配以及面向多次刻型的自適應控制等問題。

發明內容

本發明的目的就是為了克服現有技術對激光刻型中工藝參數選取、激光參數與運動參數匹配以及刻型工藝參數自適應控制等技術難題，提出一種面向激光刻型的自適應控制方法。

本發明的目的能夠通過以下技術方案來實現：

一種面向激光刻型的自適應控制方法，包括以下步驟：

STEP1，激光器的選取：根據激光刻型膠膜和基體材質，選擇合適波長和功率的的激光器；

STEP2：激光控制參數與刻型功率匹配測試:

根據激光器的自身性質，通過激光功率測試儀，確定不同占空比DR和脈沖頻率f下的實際激光輸出功率P；建立激光輸出功率P與占空比DR和脈沖頻率f的映射關系或一一映射表；

STEP3：激光能量密度測定；

根據選定的激光器，進行刻型膠膠膜能量密度實驗，測試能夠實現刻透膠膜且不傷及基體的激光能量密度區間J，其中，J_minJJ_max；

J_min、J_max分別表示刻透膠膜且不傷及基體的最小、最大激光能量密度；

STEP4：激光刻型工藝選取與許用區間測試；